迅速かつ強力な新規水中接着剤の開発

新型快速强力水下粘合剂的研制

• 批准号: 22KJ1141
• 负责人: 吉川 航平
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1141/
• 关键词: 接着剤; 水中接着; 水素結合; 疎水性

接着剤は身の回りに数多く存在しているが、水の中で塗布から硬化まで行うことのできる接着剤の開発は非常に困難である。そこで、全プロセスを水の中で行うことのできる強力な水中接着剤の新たな分子設計指針の提案を目的とした。研究者はこれまでに強力な水中接着剤の開発に成功していた。これは光を照射することにより迅速に硬化する。そこで、なぜ水の中でくっつくのか、水中接着機構の解明に取り組んだ。チオ尿素接着剤の水素結合部位やリンカー部位の構造を変えた参照分子を複数合成した。それらを用いて、接着性能のみならず弾性率や粘弾性などの機械物性を測定し、化学構造と物性の構造物性相関を得た。また、実際にどの化学構造が水中接着に有効なのかを解明するために、電子密度汎関数による計算を行い、溶媒和エネルギー、官能基のどの部分がより水和されやすいか、さらに、接着剤とガラス基板の界面の相互作用などの情報を得た。これまでの光照射による接着剤の硬化方法では、光を透過しない不透明な材質の接着には適さず、実用面で問題を抱えていた。そこで、光を用いずに接着可能な２液混合型の接着剤の開発にも取り組んだ。この２液混合型の接着剤は、開発した接着剤分子を架橋剤と混合することにより３次元ネットワークを構築し硬化する。硬化した接着剤は、強い接着性を示すだけでなく何ヶ月にもわたりその高い接着強度を維持することができた。この優れた接着性は実用化されているエポキシ水中接着剤をも上回った。さらに水中に加えて海水中においても、またガラスのみではなく金属、樹脂、木材など様々な材質に対してもその強い接着力を長期間にわたり維持した。

我们周围有许多粘合剂，但是开发可在水中施用并固化的粘合剂非常困难。因此，目的是提出一个新的分子设计指南，以实现强大的水下胶粘剂，以便在水中进行整个过程。研究人员成功地开发了强大的水下粘合剂。这可以通过光照射迅速治愈。因此，我们努力阐明了水下粘附机制，以说明它们为什么粘在水中。将多个参考分子与硫库粘合剂的氢键位点和接头位点的不同结构合成。使用这些，不仅测量了粘附性能，还测量了诸如弹性模弹和粘弹性之类的机械性能，并在化学结构和物理特性之间获得了结构特性相关性。此外，为了澄清哪些化学结构实际上对水的粘附有效，我们使用电子密度函数进行了计算，以获取诸如溶剂化能量之类的信息，例如溶剂化能量，官能团的哪些部分更可能是水合的，以及粘合剂与玻璃基板之间的界面之间的相互作用。先前使用光照射固化粘合剂的方法并不适合不传输光线并遭受实际问题的不透明材料的粘附。因此，我们还致力于开发一个两组分混合粘合剂，该粘合剂可以在不使用光的情况下粘合。这种两部分粘合剂用于通过将开发的粘合剂分子与交联剂混合在一起来创建和治疗三维网络。固化的粘合剂不仅表现出强烈的粘附力，而且能够保持其高粘附力数月。这种出色的粘附超过了实际的环氧水下粘合剂。此外，它的牢固粘附不仅在水中，而且在海水中，而且在金属，树脂和木材等各种材料中保持了很长时间。

项目成果

Development of Hydrophobic Hydrogen Bonding Motif for Underwater Application

水下应用疏水性氢键基序的开发

• 发表时间: 2022
• 作者: 吉川航平;伊藤義光;相田卓三
• 通讯作者: 相田卓三

Strong Instant Underwater Adhesives by Using Hydrophobic Hydrogen Bonding Unit

使用疏水性氢键单元的强力水下瞬间粘合剂

• 发表时间: 2022
• 作者: 吉川航平;柳沢佑;伊藤義光;相田卓三
• 通讯作者: 相田卓三

Strong Durable Underwater Adhesion by Hydrophobic Hydrogen Bonding Motif

疏水性氢键基序带来强大、持久的水下粘合力

• 发表时间: 2022
• 作者: 吉川航平;伊藤義光;相田卓三
• 通讯作者: 相田卓三